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電機轉子片結構的接觸非線性分析計算

世界汽車技術正朝著節能、環保、安全等方向發展,汽車的能量消耗與汽車自身質量成正比,因此,要想減少不必要的能量消耗,應在保證安全的前提下盡量減輕汽車自身質量。對於電動汽車來說,電池、電機和車身結構件所占整車質量的比例較高,從電池、電機和車身結構入手減輕質量,對電動汽車整車的輕量化效果十分顯著。 本文將介紹針對驅動電機轉子進行結構接觸非線性分析,在保證結構強度滿足設計要求的前提下,為下一步的轉子結構形狀優化提供數據支持。

仿真分析說明

內嵌式永磁電機采用電機轉子片內嵌磁鋼塊且磁極表麵對稱分布的方式,不僅使電機反電動勢波形得到優化,而且有效的抑製了電機齒槽力矩和負載力矩擾動。在電機高速運轉時,電機轉子結構主要承受離心力、電磁力和永磁體吸引力的作用,研究結果表明,離心力是影響電機轉子結構強度的主要因素。本文在進行電機轉子結構強度分析時,主要考慮電機轉子在離心力作用下的結構強度。

電機轉子片

電機轉子片離心力使磁鋼向外運動到與衝片緊密相連,除局部外,整體遵循離軸線越遠,位移越大的規律,最大為0.0028mm。在磁鋼與衝片相交的拐角處,出現了相對較大的局部應力,最大應力為64MPa,這個連接部位較窄,剛度較弱。另外,在轉子衝片開孔的凸台處,顯然存在應力集中。

通過以上的非線性分析,可以得到的結論為:

1)在1200rad/s的轉速下,離心力引起的電機轉子片變形和應力不會造成結構的破壞;

2)相鄰磁鋼連接處的部位為結構的脆弱部位,可考慮適當增大此處的寬度。

轉子強度分析是進行優化設計的基礎,在保證足夠的強度下,才有進一步進行結構優化的空間。

本文形成的電機轉子片的結構強度分析方法,能有效的指導電機轉子的設計工作,並應用於後續的電機產品開發過程中。

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